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JP6983486B2 - Alginic acid-based nanofibers and their manufacturing methods - Google Patents
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JP6983486B2 - Alginic acid-based nanofibers and their manufacturing methods - Google Patents

Alginic acid-based nanofibers and their manufacturing methods Download PDF

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Description

本発明は、アルギン酸系ナノファイバー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to alginic acid-based nanofibers and a method for producing the same.

アルギン酸は、主に海草類に含まれる多糖類の一種であり、α−L−グルロン酸、β−D−マンヌロン酸が直鎖状に共重合した構造を取っており、人工イクラ、ゲル化剤、増粘剤等の食品及び食品添加物、胃粘膜保護剤、歯科印象剤等の医薬品、紙のコーティング剤等の用途に利用されている。しかしながら、アルギン酸は水に不溶とされているため、通常、ナトリウム塩等の形で用いられる(非特許文献1)。 Alginic acid is a kind of polysaccharide mainly contained in seaweeds, and has a structure in which α-L-gluuronic acid and β-D-mannuronic acid are copolymerized in a linear manner. It is used for foods such as thickeners, food additives, gastric mucosa protective agents, pharmaceuticals such as dental impressionants, and paper coating agents. However, since alginic acid is insoluble in water, it is usually used in the form of a sodium salt or the like (Non-Patent Document 1).

アルギン酸をナトリウム塩として用いる場合、アルギン酸の含有量に比例して、ナトリウムの含有量も当然に増加する。しかしながら、食品及び食品添加物、又は医薬品の用途において用いられる場合、ナトリウムの摂取が問題となる可能性がある。また、工業用途として、例えば電子材料等の用途に用いる場合では、ナトリウム原子の含有が望ましくない場合がある。 When alginic acid is used as a sodium salt, the sodium content naturally increases in proportion to the alginic acid content. However, when used in food and food additives, or pharmaceutical applications, sodium intake can be problematic. In addition, when used for industrial purposes such as electronic materials, the inclusion of sodium atoms may not be desirable.

繊維学会誌 Vol.65、 No.12、444−448(2009)Journal of the Textile Society Vol. 65, No. 12, 444-448 (2009)

本発明は、アルギン酸系ナノファイバー及びその製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an alginic acid-based nanofiber and a method for producing the same.

また、金属含有量の低いアルギン酸系ナノファイバー及びその製造方法を提供することを課題とする。 Another object of the present invention is to provide alginic acid-based nanofibers having a low metal content and a method for producing the same.

上記背景のもと、本発明者等は、カルボン酸ナトリウム構造ではなく、カルボン酸構造であれば、ナトリウム等の金属原子の混入を避けることが可能であることに着目した。本発明者等は、前記課題を達成するため、この着眼点に基づき鋭意検討した結果、アルギン酸を用いて、短時間で、簡易に、安価な原料から均一で透明性の高いナノファイバー分散体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 Based on the above background, the present inventors have focused on the fact that it is possible to avoid contamination with metal atoms such as sodium if it has a carboxylic acid structure instead of a sodium carboxylate structure. As a result of diligent studies based on this point of view, the present inventors have made a uniform and highly transparent nanofiber dispersion from an inexpensive raw material in a short time and easily using alginic acid in order to achieve the above-mentioned problems. We have found that it can be manufactured, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、以下の態様を包含する。 That is, the present invention includes the following aspects.

項1. β−D−マンヌロン酸構造及び/又はα−L−グルロン酸構造を有する多糖類を含むナノファイバー。 Item 1. Nanofibers containing polysaccharides having a β-D-mannuronic acid structure and / or an α-L-gluuronic acid structure.

項2. アルギン酸構造を有する多糖類を含むナノファイバー。 Item 2. Nanofibers containing polysaccharides with an alginic acid structure.

項3. ナトリウム、カリウムの含有量の和が、前記ナノファイバーの総重量に対して5重量%以下である前記項1又は2に記載のナノファイバー。 Item 3. Item 2. The nanofiber according to Item 1 or 2, wherein the sum of the contents of sodium and potassium is 5% by weight or less based on the total weight of the nanofiber.

項4. 前記多糖類がβ−D−マンヌロン酸及び/又はα−L−グルロン酸の重合体である、前記項1〜3のいずれかに記載のナノファイバー。 Item 4. Item 3. The nanofiber according to any one of Items 1 to 3, wherein the polysaccharide is a polymer of β-D-mannuronic acid and / or α-L-gluronic acid.

項5. 直径が100nm以下である前記項1〜4のいずれかに記載のナノファイバー。 Item 5. Item 2. The nanofiber according to any one of Items 1 to 4, wherein the nanofiber has a diameter of 100 nm or less.

項6. アルギン酸及び/又はアルギン酸誘導体と水とを含む混合物に対して、50MPa以上の高圧処理を行う工程を含む、アルギン酸及び/又はアルギン酸誘導体のナノファイバーを製造する方法。 Item 6. A method for producing nanofibers of alginic acid and / or alginic acid derivative, which comprises a step of subjecting a mixture containing alginic acid and / or alginic acid derivative and water to a high pressure treatment of 50 MPa or more.

項7. 固形分の総重量に対してのナトリウム含有量が5重量%以下である、前記項6に記載の製造方法。 Item 7. Item 6. The production method according to Item 6, wherein the sodium content with respect to the total weight of the solid content is 5% by weight or less.

項8. 固形分の総重量に対してアルギン酸の割合が50重量%以上である、前記項6又は7に記載の製造方法。 Item 8. Item 6. The production method according to Item 6 or 7, wherein the ratio of alginic acid to the total weight of the solid content is 50% by weight or more.

項9. pH9以下で前記高圧処理を行う、前記項6〜8のいずれかに記載の製造方法。 Item 9. Item 6. The production method according to any one of Items 6 to 8, wherein the high pressure treatment is performed at a pH of 9 or less.

項10. 前記項1〜5のいずれかに記載のナノファイバー及び水を80重量%以上含む溶媒を含むナノファイバー分散体。 Item 10. Item 2. The nanofiber dispersion according to any one of Items 1 to 5 and containing a solvent containing 80% by weight or more of water.

項11. 前記項10に記載の分散体を噴霧乾燥して得られる、粒径(D50)が20μm以下の粒子。 Item 11. Particles having a particle size (D50) of 20 μm or less, obtained by spray-drying the dispersion according to Item 10.

本発明の方法によれば、簡易な装置を用いて、分散性及び分散液の透明性が高く、均一で他材料との親和性にも優れるアルギン酸系ナノファイバーとその製造方法を提供できる。また、水に不溶なアルギン酸を用いて、金属含有量の低いアルギン酸系ナノファイバーを提供できる。 According to the method of the present invention, it is possible to provide an alginic acid-based nanofiber having high dispersibility and transparency of the dispersion liquid, and having excellent compatibility with other materials, and a method for producing the same, by using a simple device. Further, alginic acid insoluble in water can be used to provide alginic acid-based nanofibers having a low metal content.

実施例1で用いた原料のアルギン酸のSEM画像である。6 is an SEM image of the raw material alginic acid used in Example 1. 実施例1で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:1000倍)である。6 is an SEM image (magnification: 1000 times) of the alginate nanofibers obtained in Example 1. 実施例1で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:10000倍)である。It is an SEM image (magnification: 10000 times) of the alginate nanofiber obtained in Example 1. FIG. 実施例2で用いた原料のアルギン酸(非膨潤性)のSEM画像である。6 is an SEM image of alginic acid (non-swelling) as a raw material used in Example 2. 実施例2で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:1000倍)である。6 is an SEM image (magnification: 1000 times) of the alginate nanofibers obtained in Example 2. 実施例2で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:10000倍)である。It is an SEM image (magnification: 10000 times) of the alginate nanofiber obtained in Example 2. FIG. 実施例3で用いた原料のアルギン酸(膨潤性)のSEM画像である。6 is an SEM image of alginic acid (swelling property) as a raw material used in Example 3. 実施例3で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:1000倍)である。6 is an SEM image (magnification: 1000 times) of the alginate nanofibers obtained in Example 3. 実施例3で得られたアルギン酸ナノファイバーのSEM画像(倍率:10000倍)である。It is an SEM image (magnification: 10000 times) of the alginate nanofiber obtained in Example 3. FIG.

1.アルギン酸系ナノファイバー
本発明のナノファイバーは、β−D−マンヌロン酸構造及び/又はα−L−グルロン酸構造を有する多糖類を含むナノファイバーである。また、本発明のナノファイバーは、好ましくはアルギン酸構造を有する多糖類を含むナノファイバーである。本発明において、両者ともに「アルギン酸系ナノファイバー」ということもある。
1. 1. Alginic acid-based nanofibers The nanofibers of the present invention are nanofibers containing polysaccharides having a β-D-mannuronic acid structure and / or an α-L-gluuronic acid structure. Further, the nanofiber of the present invention is preferably a nanofiber containing a polysaccharide having an alginic acid structure. In the present invention, both may be referred to as "alginic acid-based nanofibers".

本発明のアルギン酸系ナノファイバーは、β−D−マンヌロン酸構造及び/又はα−L−グルロン酸構造(好ましくはアルギン酸構造)を有する多糖類を含むナノファイバーである。β−D−マンヌロン酸構造とは、好ましくは、下記構造式(1): The alginic acid-based nanofiber of the present invention is a nanofiber containing a polysaccharide having a β-D-mannuronic acid structure and / or an α-L-gluuronic acid structure (preferably an alginic acid structure). The β-D-mannuronic acid structure is preferably the following structural formula (1):

Figure 0006983486
Figure 0006983486

で表わされる構造をいう。α−L−グルロン酸構造とは、好ましくは、下記構造式(2): Refers to the structure represented by. The α-L-gluuronic acid structure is preferably the following structural formula (2):

Figure 0006983486
Figure 0006983486

で表わされる構造をいう。 Refers to the structure represented by.

アルギン酸構造とは、β−D−マンヌロン酸及びα−L−グルロン酸というカルボキシル基を有する単糖が直線上に結合したポリマー構造をいう。より具体的に言えば、前記構造式(1)のみからなるブロック、前記構造式(2)のみからなるブロック、並びに前記構造式(1)及び(2)の混合からなるブロックの3種のブロックによって組み立てられる構造をいう。 The alginic acid structure refers to a polymer structure in which monosaccharides having a carboxyl group, β-D-mannuronic acid and α-L-gluuronic acid, are linearly bonded. More specifically, there are three types of blocks: a block consisting of only the structural formula (1), a block consisting only of the structural formula (2), and a block consisting of a mixture of the structural formulas (1) and (2). Refers to the structure assembled by.

前記多糖類としては、前記構造式(1)及び前記構造式(2)以外の構造(例えば、前記構造式(1)及び(2)以外の単糖構造)を単量体構造として含んでいてもよい。その他の単量体構造としては、例えば、下記構造式(3): The polysaccharide includes a structure other than the structural formulas (1) and the structural formula (2) (for example, a monosaccharide structure other than the structural formulas (1) and (2)) as a monomer structure. May be good. Examples of other monomer structures include the following structural formula (3):

Figure 0006983486
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(式中、Rはナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、プロピレングリコールエステルを示す。)
で表わされるβ−D−マンヌロン酸系構造、下記構造式(4):
(In the formula, R indicates sodium, potassium, ammonium, calcium, propylene glycol ester.)
Β-D-mannuronic acid system structure represented by, the following structural formula (4):

Figure 0006983486
Figure 0006983486

(式中、Rはナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、プロピレングリコールエステルを示す。)
で表わされるα−L−グルロン酸系構造の単糖構造を挙げることができる。
(In the formula, R indicates sodium, potassium, ammonium, calcium, propylene glycol ester.)
Can be mentioned as a monosaccharide structure having an α-L-gluuronic acid-based structure represented by.

前記構造式(1)、(2)、(3)及び(4)の単量体構造は、多糖類全体に対する単量体構造の割合として、95%以上であることが好ましく、97〜100%であることがより好ましい。特に好ましくは、前記多糖類は、実質的に(例えば、99%以上)前記構造式(1)、前記構造式(2)、前記構造式(3)及び前記構造式(4)のみからなるアルギン酸又はその誘導体である。 The monomer structure of the structural formulas (1), (2), (3) and (4) preferably has a ratio of the monomer structure to the whole polysaccharide of 95% or more, preferably 97 to 100%. Is more preferable. Particularly preferably, the polysaccharide is alginic acid which is substantially (for example, 99% or more) composed of only the structural formula (1), the structural formula (2), the structural formula (3) and the structural formula (4). Or a derivative thereof.

前記アルギン酸又はその誘導体としては、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸エステル(例えば、アルギン酸プロピレングリコールエステル)等を挙げることができる。 Examples of the alginic acid or a derivative thereof include alginic acid, sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, calcium alginate, alginic acid ester (for example, propylene glycol alginate) and the like.

前記多糖類は、多糖類総重量に対するナトリウム、カリウムの含有量の和が5重量%以下であることが好ましい。ナトリウム、カリウムの含有量は、ICP発光分光分析法、蛍光X線分析(WDX)、原子吸光分析、イオンクロマトグラフィ等により求めることができる。例えば、前記多糖類がアルギン酸又はアルギン酸の誘導体である場合、前記構造式(3)及び(4)におけるRとして、ナトリウム及びカリウムが含まれる。ナトリウム含有量の多いアルギン酸ナトリウムは一般に水溶性であることが知られている。一方、ナトリウム含有量が低い(言い換えると、前記構造式(1)及び(2)の構造の割合が大きい)アルギン酸は、水への溶解性が極めて低い(例えば、pH2.5〜2.8の水へは不溶)ことが知られている。本発明では、アルギン酸等の非水溶性の多糖類であっても、ナノファイバーの成分として好ましく使用できる。 It is preferable that the sum of the contents of sodium and potassium with respect to the total weight of the polysaccharide is 5% by weight or less. The contents of sodium and potassium can be determined by ICP emission spectroscopic analysis, fluorescent X-ray analysis (WDX), atomic absorption spectrometry, ion chromatography and the like. For example, when the polysaccharide is alginic acid or a derivative of alginic acid, sodium and potassium are included as R in the structural formulas (3) and (4). Sodium alginate, which has a high sodium content, is generally known to be water-soluble. On the other hand, alginic acid having a low sodium content (in other words, a large proportion of the structures of the structural formulas (1) and (2)) has extremely low solubility in water (for example, pH 2.5 to 2.8). It is known to be insoluble in water). In the present invention, even a water-insoluble polysaccharide such as alginic acid can be preferably used as a component of nanofibers.

本発明のアルギン酸系ナノファイバーは、長くアスペクト比が大きい。例えば、得られるナノファイバーの直径(太さ)は好ましくは100nm以下であり、より好ましくは1〜100nmであり、特に好ましくは1〜50nmである。長さは好ましくは1μm以上であり、より好ましくは1〜30μmである。アスペクト比は好ましくは20以上であり、より好ましくは20〜1000である。ナノファイバーの長さ、太さ、アスペクト比は電子顕微鏡観察(SEM、TEM等)により測定することができる。 The alginic acid-based nanofibers of the present invention are long and have a large aspect ratio. For example, the diameter (thickness) of the obtained nanofibers is preferably 100 nm or less, more preferably 1 to 100 nm, and particularly preferably 1 to 50 nm. The length is preferably 1 μm or more, and more preferably 1 to 30 μm. The aspect ratio is preferably 20 or more, more preferably 20 to 1000. The length, thickness and aspect ratio of nanofibers can be measured by electron microscope observation (SEM, TEM, etc.).

2.アルギン酸系ナノファイバーの製造方法
本発明のアルギン酸系ナノファイバーは、原料である多糖類(好ましくはアルギン酸及び/又はアルギン酸誘導体)及び溶媒の混合物に対して50MPa以上の高圧処理を行うことにより製造することができる。
2. 2. Method for Producing Alginic Acid-based Nanofibers The alginic acid-based nanofibers of the present invention shall be produced by subjecting a mixture of a raw material polysaccharide (preferably alginic acid and / or alginic acid derivative) and a solvent to a high pressure treatment of 50 MPa or more. Can be done.

本発明における高圧処理は、高圧をかけて噴射した混合物同士を衝突させる処理、高圧をかけて混合物を噴射して固体とぶつける処理等が考えられる。当該高圧処理としては、例えば、細いノズル(例えば、直径0.1〜0.2mm程度)から混合物を噴射する方法等が一般的である。混合物を噴射する際の圧力は50MPa以上であり、好ましくは50〜1000MPa、より好ましくは100〜700MPaである。 As the high-pressure treatment in the present invention, a treatment in which the mixtures injected by applying high pressure collide with each other, a treatment in which the mixture is injected by applying high pressure, and a process of colliding with a solid can be considered. As the high pressure treatment, for example, a method of injecting a mixture from a thin nozzle (for example, about 0.1 to 0.2 mm in diameter) is generally used. The pressure at the time of injecting the mixture is 50 MPa or more, preferably 50 to 1000 MPa, and more preferably 100 to 700 MPa.

前記高圧処理において、原料である多糖類(好ましくはアルギン酸又はその誘導体)は、種々の多糖類を使用することができる。例えば、一般的に海草類等の天然物から抽出されるアルギン酸及びその誘導体は、含まれる単糖類の比率が原料となる海草類の種類によって異なり、これら種々のアルギン酸及びその誘導体を使用することができる。アルギン酸又はその誘導体としては、水溶性のもの、膨潤性のもの、非膨潤性のもの等が知られているが、そのいずれも使用することができる。これらの多糖類は、一種単独であっても、二種以上混合で用いてもよい。アルギン酸の含有量は、アルギン酸及びアルギン酸の誘導体全量に対して50重量%以上であることが好ましい。 In the high-pressure treatment, various polysaccharides can be used as the raw material polysaccharide (preferably alginic acid or a derivative thereof). For example, in the alginic acid and its derivatives generally extracted from natural products such as seaweeds, the ratio of monosaccharides contained thereof varies depending on the type of seaweeds as a raw material, and these various alginic acids and their derivatives can be used. As alginic acid or a derivative thereof, water-soluble ones, swellable ones, non-swellable ones and the like are known, and any of them can be used. These polysaccharides may be used alone or in a mixture of two or more. The content of alginic acid is preferably 50% by weight or more with respect to the total amount of alginic acid and alginic acid derivatives.

また、原料の多糖類(好ましくはアルギン酸又はその誘導体)は、天然物からの抽出以外にも、公知の方法により製造されたものを用いることも可能である。さらに、市販品をそのまま用いることも可能である。市販品としては、株式会社キミカ製のキミカアシッドG又はキミカアシッドSA;和光純薬工業株式会社製のアルギン酸(膨潤性)又はアルギン酸(非膨潤性)等を挙げることができる。 Further, as the raw material polysaccharide (preferably alginic acid or a derivative thereof), it is also possible to use a polysaccharide produced by a known method in addition to extraction from a natural product. Further, it is also possible to use a commercially available product as it is. Examples of commercially available products include Kimika Acid G or Kimika Acid SA manufactured by Kimika Co., Ltd .; alginic acid (swellable) or alginic acid (non-swellable) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

前記溶媒としては、多糖類(特にアルギン酸又はその誘導体)との親和性が高い点で、水を含むことが好ましい。溶媒には水以外に有機溶媒を含むことができるが、溶媒の総重量に対して、水の含有量が80重量%以上(80〜100重量%)であることが好ましい。水以外の有機溶媒としては、アルコール等の極性溶媒が好ましい。 The solvent preferably contains water because of its high affinity with polysaccharides (particularly alginic acid or its derivatives). The solvent may contain an organic solvent in addition to water, but the water content is preferably 80% by weight or more (80 to 100% by weight) with respect to the total weight of the solvent. As the organic solvent other than water, a polar solvent such as alcohol is preferable.

前記多糖類(好ましくはアルギン酸又はその誘導体)及び溶媒の混合物は、多糖類が溶媒に溶解した溶液であっても、多糖類が溶媒に溶解していない分散液であってもよい。 The mixture of the polysaccharide (preferably alginic acid or a derivative thereof) and a solvent may be a solution in which the polysaccharide is dissolved in a solvent or a dispersion in which the polysaccharide is not dissolved in the solvent.

特に、アルギン酸又はその誘導体は、一般的に、水溶性のアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム等が多く使用される。本発明では、これらの水溶性アルギン酸誘導体であっても原料として用いることが可能である。金属塩を含まないアルギン酸は、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性溶液にのみ溶解することが可能であり、これらの水溶液は水溶液中で塩を形成して溶解しているだけであるため、前記アルギン酸カリウム及びアルギン酸ナトリウムと同様に使用できる。 In particular, as alginic acid or a derivative thereof, water-soluble sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate and the like are generally used in large amounts. In the present invention, even these water-soluble alginic acid derivatives can be used as raw materials. Alginate, which does not contain a metal salt, can be dissolved only in an alkaline solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide, and these aqueous solutions only form a salt in the aqueous solution and dissolve. Therefore, it can be used in the same manner as the potassium alginate and sodium alginate.

分散液としては、水、熱水に不溶であるアルギン酸を用いることができる。アルギン酸は膨潤性及び非膨潤性のものが知られているが、そのいずれも使用することができる。アルギン酸であれば、金属の含有、加熱時にアンモニアが発生する等の問題が生じる恐れがなく、広い用途で適用可能である。 As the dispersion liquid, alginic acid, which is insoluble in water or hot water, can be used. Alginic acid is known to be swellable and non-swellable, and both can be used. Alginic acid can be applied to a wide range of applications without the possibility of causing problems such as metal content and generation of ammonia during heating.

前記溶媒は、中性の水又は金属塩を含まない酸性水溶液であることが特に好ましい。通常、アルギン酸は中性の水又は酸性溶液には溶解しないが、中性の水又は金属塩を含まない酸性の溶媒を用いることで分散液の状態でナノファイバーを製造することができ、金属の含有等を回避できる。金属塩を含まない酸性水溶液としては、例えば、塩酸、酢酸等を挙げることができる。また、具体的には、中性の水又は金属塩を含まない酸性の溶媒としては、pH9以下(例えば、pH1〜7)の水溶液を挙げることができる。 The solvent is particularly preferably an acidic aqueous solution containing no neutral water or a metal salt. Normally, alginic acid does not dissolve in neutral water or an acidic solution, but by using an acidic solvent that does not contain neutral water or a metal salt, nanofibers can be produced in the state of a dispersion liquid, and the metal can be produced. It is possible to avoid inclusion and the like. Examples of the acidic aqueous solution containing no metal salt include hydrochloric acid, acetic acid and the like. Specifically, examples of the acidic solvent containing no neutral water or metal salt include an aqueous solution having a pH of 9 or less (for example, pH 1 to 7).

このように、本発明の原料は、前記アルギン酸系ナノファイバーに含まれる多糖類であれば、様々な多糖類(好ましくはアルギン酸又はその誘導体)を用いることができる。例えば、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の水溶性又は非水溶性のいずれのアルギン酸及びアルギン酸誘導体を使用することができる。これらのアルギン酸及びアルギン酸誘導体は、一種単独で用いることができ、また、二種以上混合して用いることもできる。 As described above, as the raw material of the present invention, various polysaccharides (preferably alginic acid or derivatives thereof) can be used as long as they are polysaccharides contained in the alginic acid-based nanofibers. For example, either water-soluble or water-insoluble alginic acid and alginic acid derivatives such as alginic acid, sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, calcium alginate, and propylene glycol alginate can be used. These alginic acid and alginic acid derivatives can be used alone or in combination of two or more.

処理を行う際の原料濃度は、混合物全体に対して、0.1〜20重量%が好ましく、0.2〜10重量%がより好ましく、0.5〜5重量%が特に好ましい。濃度が0.1重量%以上であれば生産性を向上することができ、濃度が20重量%よりも低いことでナノファイバー化が進むにつれて高粘度化する可能性及び高粘度化によりナノファイバー化が不完全になる可能性を防ぐことができる。 The raw material concentration at the time of treatment is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.2 to 10% by weight, and particularly preferably 0.5 to 5% by weight, based on the whole mixture. If the concentration is 0.1% by weight or more, the productivity can be improved, and if the concentration is lower than 20% by weight, the viscosity may increase as the nanofiber formation progresses, and the nanofiber formation due to the higher viscosity. Can be prevented from becoming incomplete.

高圧処理を行う時間は、特に限定的ではなく、通常、1分以上(例えば、1分〜24時間)である。高圧処理は、1回でも、複数回行ってもよい。 The time for performing the high-pressure treatment is not particularly limited, and is usually 1 minute or more (for example, 1 minute to 24 hours). The high pressure treatment may be performed once or a plurality of times.

3.アルギン酸系ナノファイバーを含む分散体
本発明の分散体は、前記アルギン酸系ナノファイバー及び溶媒を含む。溶媒としては、前記製造方法において使用できる溶媒が好ましく、水を含むことが好ましい。
3. 3. Dispersion Containing Alginic Acid-based Nanofibers The dispersion of the present invention contains the alginic acid-based nanofibers and a solvent. As the solvent, a solvent that can be used in the above-mentioned production method is preferable, and water is preferably contained.

本発明の分散体は、処理後の分散体をそのまま用いてもよいが、分散体を濃縮又は希釈することで任意の濃度の分散体とすることができる。また、処理後、分散体をろ過等することで、アルギン酸系ナノファイバーを溶媒と分離し、適宜、分離したアルギン酸系ナノファイバーを溶媒で洗浄した後、再度溶媒に分散させることもできる。洗浄、再度の分散に用いる溶媒は、前記処理で使用する溶媒と同じものを使用することができる。 As the dispersion of the present invention, the treated dispersion may be used as it is, but a dispersion having an arbitrary concentration can be obtained by concentrating or diluting the dispersion. Further, after the treatment, the dispersion can be filtered to separate the alginic acid-based nanofibers from the solvent, and the separated alginic acid-based nanofibers can be appropriately washed with the solvent and then dispersed in the solvent again. As the solvent used for washing and redispersion, the same solvent as that used in the above treatment can be used.

本発明の分散体は、噴霧乾燥することにより、アルギン酸系ナノファイバーを粒径の小さな粒子(好ましくは粒径(D50)が20μm以下)として得ることができる。このような粒子は、例えば、樹脂にアルギン酸系ナノファイバーを混練する場合に好適である。 The dispersion of the present invention can be spray-dried to obtain alginic acid-based nanofibers as particles having a small particle size (preferably, the particle size (D50) is 20 μm or less). Such particles are suitable, for example, when kneading alginic acid-based nanofibers into a resin.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例
アルギン酸(株式会社キミカ製「キミカアシッド」SA)20g(図1)に対して水980gを加え、マグネティックスターラーで10分間混合したところ、不均一な分散液(固形分2重量%)が得られた。その分散液を240MPaの圧力でノズルから噴射し、SiC(炭化ケイ素)ボールに衝突させるという操作を20回繰り返したところ、半透明の均一な分散液が得られた。
Example 1
When 980 g of water was added to 20 g (Fig. 1) of alginic acid (“Kimika Acid” SA manufactured by Kimika Co., Ltd.) and mixed with a magnetic stirrer for 10 minutes, a non-uniform dispersion liquid (solid content 2% by weight) was obtained. .. When the operation of injecting the dispersion liquid from a nozzle at a pressure of 240 MPa and causing it to collide with a SiC (silicon carbide) ball was repeated 20 times, a translucent uniform dispersion liquid was obtained.

この分散液のSEM観察により長さ、TEM観察により太さを確認した結果、太さ約10〜40nm、長さは少なくとも3μm以上のナノファイバーが観察された(図2,3)。 As a result of confirming the length by SEM observation of this dispersion and the thickness by TEM observation, nanofibers having a thickness of about 10 to 40 nm and a length of at least 3 μm or more were observed (FIGS. 2 and 3).

実施例2
原料をアルギン酸(非膨潤性:和光純薬性)20g(図4)に変える以外は、実施例1と同様に処理を行った。
半透明の均一な分散液が得られ、この分散液のSEM観察により長さ、TEM観察により太さを確認した結果、太さ約10〜40nm、長さは少なくとも3μm以上のナノファイバーが観察された(図5,6)。
Example 2
The treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw material was changed to 20 g of alginic acid (non-swelling: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (FIG. 4).
A translucent uniform dispersion was obtained, and as a result of confirming the length by SEM observation and the thickness by TEM observation of this dispersion, nanofibers having a thickness of about 10 to 40 nm and a length of at least 3 μm were observed. (Figs. 5 and 6).

実施例3
原料をアルギン酸(膨潤性:和光純薬性)20g(図7)に変える以外は、実施例1と同様に処理を行った。
Example 3
The treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw material was changed to 20 g of alginic acid (swelling property: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (FIG. 7).

透明で均一な分散液が得られ、この分散液のSEM観察により長さ、TEM観察により太さを確認した結果、太さ約10〜40nm、長さは少なくとも3μm以上のナノファイバーが観察された(図8,9)。 A transparent and uniform dispersion was obtained, and as a result of confirming the length by SEM observation and the thickness by TEM observation of this dispersion, nanofibers having a thickness of about 10 to 40 nm and a length of at least 3 μm were observed. (Figs. 8 and 9).

比較例1
実施例2で用いたアルギン酸(非膨潤性:和光純薬性)2gに水98gを加え、マグネティックスターラーで激しく72時間撹拌した。その結果、均一な状態にはならず、速やかにアルギン酸が沈殿した。
Comparative Example 1
98 g of water was added to 2 g of alginic acid (non-swelling: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) used in Example 2, and the mixture was vigorously stirred with a magnetic stirrer for 72 hours. As a result, the state was not uniform, and alginic acid was rapidly precipitated.

比較例2
実施例2で用いたアルギン酸(膨潤性:和光純薬性)2gに水98gを加え、マグネティックスターラーで激しく72時間撹拌した。その結果、アルギン酸は水を吸収して膨潤し、半透明の状態となったが均一な分散体にはならなかった。
Comparative Example 2
98 g of water was added to 2 g of alginic acid (swelling property: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) used in Example 2, and the mixture was vigorously stirred with a magnetic stirrer for 72 hours. As a result, alginic acid absorbed water and swelled, becoming translucent, but not a uniform dispersion.

Claims (7)

アルギン酸を含み直径が1〜50nmであるナノファイバーであって、ナトリウム、カリウムの含有量の和が、前記ナノファイバーの総質量に対して5質量%以下であるナノファイバー。 Nanofibers containing alginic acid and having a diameter of 1 to 50 nm, wherein the sum of the contents of sodium and potassium is 5% by mass or less with respect to the total mass of the nanofibers. アルギン酸と水とを含む混合物に対して、50MPa以上の高圧処理を行う工程を含む、直径が1〜50nmであるアルギン酸のナノファイバーを製造する方法であって、ナトリウム、カリウムの含有量の和が、前記ナノファイバーの総質量に対して5質量%以下である方法。 A method for producing nanofibers of alginic acid having a diameter of 1 to 50 nm, which comprises a step of performing a high-pressure treatment of 50 MPa or more on a mixture containing alginic acid and water, wherein the sum of the contents of sodium and potassium is , 5% by mass or less with respect to the total mass of the nanofibers. 前記高圧処理が高圧噴射処理である、請求項2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 2, wherein the high-pressure treatment is a high-pressure injection treatment. 前記混合物におけるアルギン酸の濃度が0.5〜5質量%である、請求項2に記載の製造方法。 The production method according to claim 2 , wherein the concentration of alginic acid in the mixture is 0.5 to 5% by mass. pH1〜7で前記高圧処理を行う、請求項2〜4のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 2 to 4, wherein the high-pressure treatment is performed at pH 1 to 7. 請求項1に記載のナノファイバー及び水を80質量%以上含む溶媒を含むナノファイバー分散体。 The nanofiber dispersion according to claim 1, which contains the nanofiber and the solvent containing 80% by mass or more of water. 請求項6に記載の分散体を噴霧乾燥して得られる、粒径(D50)が20μm以下の粒子。 Particles having a particle size (D50) of 20 μm or less, obtained by spray-drying the dispersion according to claim 6.
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